2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of optimized design method of scaffold materials for regenerative medicine using CT-FEA/3D-printing and nano-surface modification
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15K13836
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体材料 / 再生医療 / 力学特性 / 多孔質構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27-28年度の2年間で、3D-CADによる脊椎用インプラントのデザイン設計法、CT画像を利用したFEAによる応力解析、生体適合性ポリマーを原料とした3Dプリンターによる実構造作製法を組み合わせたカスタムインプラントの設計製造法の基礎については確立された。平成29年度は、骨再生能に優れる複合系材料、ならびに、より高強度を有するポリマー系材料の開発を試みた。
骨再生能の向上のためには、生体適合性ポリマーのみでは不十分であり骨の無機成分と類似のリン酸カルシウム系材料の使用が必要不可欠である。そこで、ハイドロキシアパタイトの多孔質構造体をテンプレート法で作製し、その内部にPLLAとPCLのポリマーブレンドのスポンジ構造を凍結乾燥法を用いて導入する新規複合系2相多孔質構造体の開発を行った。その結果、ブレンド比を制御することで圧縮力学特性の制御が可能であることが示された。さらに、単純な複合則では説明できない高弾性率の発現が確認された。
一方、高強度ポリマー系多孔質構造体の開発を目的として、メルトスピニング法によるランダム繊維分散型ポリマーシートの作製を試みた。その結果、シート状多孔質構造体の作製に成功し、さらにシート型の応用として円筒状多孔質構造体の作製にそれぞれ成功した。間葉系幹細胞およびiPS細胞由来心筋細胞を播種し培養実験を行った結果、再生医療用材料として十分な細胞親和性を有することが明らかになった。さらに、シート型について、積層法を導入することで、より引張り力学特性に優れるシート型多孔質材料の開発に成功した。
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